1 引言
在農業現代化生產和食品質量安全追蹤體系的建設過程中，需要完整、及時、可靠的記錄農事操作的信息（包括育苗、定植、灌溉、施肥、對花、防治病蟲害等操作）；然而傳統的記錄方法不僅操作麻煩，而且隨意性太強，時常導致誤記、漏記、記錄檔案丟失及虛假記錄等現象時有發生。為了改善這種現狀，我們利用現代電子技術和計算機技術，設計了一種電子農事信息記錄系統，解決了傳統方法存在的許多缺陷，并能有效實現大范圍質量追蹤。
2 系統實現
農事信息采集系統由手持操作終端和上位機數據庫組成。操作者使用手持終端記錄隨時進行的農事操作信息，信息記錄被保存在手持終端的存儲器中；數據記錄通過RS232傳輸到上位機數據庫，由上位機生成農事操作的存檔報表（見圖1）。
3 手持終端的硬件組成
硬件系統主要組成部分如圖1所示，主控制器選用Cygnal的C8051F022芯片，該芯片具有雙串行口，內部集成64K可自擦除的FLASH程序存儲區并有4K字節的RAM，此外該單片機具有豐富的外部接口（共100個引腳，64個I/O接口），其運行速度可以高達25MIPS(25MHZ時鐘時)，它是一個功能強大的片上系統，具有高速、可靠等特點配置和開發都比較方便。終端通過點陣LCD和18個按鍵與用戶交互，LCD顯示中文信息，中文字庫由容量為512K字節的存儲器28VF040保存，農事信息也保存在28VF040中。
3.1鍵盤電路
系統中共有18個按鍵，4×4組成了16個按鍵，另外的兩個按鍵通過中斷口連接到單片機上。4×4的鍵盤隊列依靠程序的掃描實現。
3.2 28VF040和液晶的連接和地址分配
C8051F022有較多的端口，可以設置為地址和數據線用不同引腳的模式；液晶和FLASH共用數據線，他們需要設置為不同的地址空間，即通過他們的片選信號控制（見圖3）。
由于28VF040有19條地址線，共512K字節的存儲空間，而51單片機的可以訪問的地址空間是64K，即16條地址線，所以把28VF040分成了16頁，每頁為32K，也就是單片機的A0－A14連接28VF040的A0-A14,A15－A18則由P40:P43這4個IO口控制，P40－P43選擇頁，低地址選擇該頁內的地址。P45做為28VF040的片選信號，在訪問時，首先輸出片選信號，然后設置頁地址，最后通過MOVX指令訪問該頁內的地址即可。
LCD通過并行方式訪問，與28VF040共用數據線。因此，兩個芯片不允許同時使能。
4 手持終端軟件系統的構成及功能實現
手持終端軟件部分較復雜，其主要部分為菜單子程序、按鍵子程序、上下位機通信子程序、漢字輸入法子程序、存儲器操作子程序等。
4.1菜單子程序
多層菜單的實現主要由菜單結構體、菜單棧和菜單項來實現；其中菜單結構體用來描繪每一個菜單畫面，通過菜單結構體，實現了菜單操作界面[2]。
typedef struct
{
BYTE MenuState; // 菜單狀態
BYTE MenuLines; // 菜單總行數
BYTE MenuSelLine; // 選中的行在當前窗口中的編號
BYTE WindowUp; //顯示窗口上限
BYTE WindowDown; // 顯示窗口下限
}MenuStruct;
整個操作是由一系列的菜單界面組成。一個菜單棧描述了菜單的操作層次關系，比如，在啟動界面下，當按下菜單鍵后，進入到主菜單界面，此時首先要保存原來的菜單界面以方便用戶按返回按鍵時重新顯示啟動界面。這一功能是通過對菜單棧的操作實現的[3]。其主要實現函數：
PushMenu（）：菜單入棧函數；
PopMenu（）：菜單彈棧函數；
MoveSel（）：移動當前選擇的行函數；
程序中定義了若干個菜單狀態，代表了不同的操作階段，根據階段進行顯示和操作；每個操作階段就是一個菜單項。比如，主菜單共有4個子菜單，其地址由MAINMENU表示，MAINMENU是一個數組的名稱，定義入下：
code BYTE MAINMENU[][16]=
{{"1 農事操作"},{"2 農事信息"},{"3 參數設置"},{"4 設備信息"}};
4.2按鍵子程序
按鍵是在定時中斷中進行掃描的。標準的4×4矩陣鍵盤掃描，當檢測到有鍵按下時，產生按鍵消息，并降按鍵的代碼保存到變量中。主循環檢測到按鍵消息后，調用按鍵處理函數，該函數根據按鍵的代碼和當前菜單的狀態調用響應的處理函數進行處理。
4.3上下位機通信子程序
定義字庫和產品信息下載通信協議如下：
格式： [起始符][命令][地址][幀序號][長度][內容][校驗]
起始符：0xAA
命令： 不同命令代表不同操作，一個字節，取值范圍0x00-0xFF
地址： 0x02
禎序號：下載的數據禎的編號
長度： 數據禎信息內容的的長度，2字節，低字節在前，高字節在后。
內容： 信息內容
校驗： 從[起始符]開始到信息內容結束的所有數據字節求和，溢出的部分丟棄。
4.4軟件系統主要流程
軟件總體結構采用消息驅動的前/后臺結構，程序主體在中斷（定時、串口）的驅動下運行[4]，系統軟件主流程見圖4，軟件中定義了兩類信號：UART0通信信號和主節拍信號。
定義主節拍信號定義如下：
MSI_HSEC： 半秒信號
MSI_SECD： 秒信號
MSI_MINU： 分信號
MSI_10MS： 10ms信號
MSI_SKEY： 按住不放，每秒產生一個按鍵信號
MSI_KEYC： 確定和取消鍵按鍵信號
MSI_DISP： 顯示信號
MSI_KEYD： 按鍵信號
系統定時器0中斷處理流程如圖5。
5 系統應用
上位機數據庫用SQL Server開發，該系統研制成功后，在四格莊示范基地投入試驗；有效實現了農事信息的電子存檔和管理，操作簡單、可靠[5]，上傳部分數據庫資料見表1。
6 結語
電子技術和計算機技術的有機結合，使得農事信息采集系統能很好的迎合農業現代化生產的需求，實現了全程電子無紙化可靠、便捷操作；如果現有網絡充分利用互聯網技術，則可以有效實現大范圍區域農產品質量追蹤體系的建立；而且區域越大，本系統體現的的技術優勢和實現的經濟效益更為顯著.
本文作者創新點：1、手持操作終端及其多層菜單式操作方式便于農事信息記錄。
2、運用數據庫技術管理上傳的農事資料。
導師評語：本文針對農產品安全追蹤體系的建立，提出了一種基于現代電子技術和計算機技術全新的信息記錄和管理思路，尤其是手持操作終端的引入，方便了信息的采集和存儲；而數據庫技術和網絡技術的引入，無疑方便了信息的管理和傳輸。